ARM架构解析嵌入式硬件的核心知识

在嵌入式系统领域，处理器架构是设计和开发设备时不可或缺的一环。尤其是在物联网、汽车电子、工业控制等领域中，ARM（Advanced RISC Machines）架构由于其高效能、低功耗以及广泛的应用支持而成为主流选择。本文将从基础知识开始，深入探讨ARM架构，并为那些对嵌接式硬件感兴趣的人提供一个全面的学习指南。

ARM架构简介

RISC原理

RISC（Reduced Instruction Set Computing），即精简指令集计算，是一种设计思路，它通过减少每条指令执行所需的周期，从而提高了处理器的性能。与此相对的是CISC（Complex Instruction Set Computing），即复杂指令集计算，它使用较多较复杂的机器指令来完成任务，但因执行时间长通常性能不如RISC。

ARM技术历史

ARM是一个由英国剑桥大学的一个研究小组于1983年创建并命名为Acorn Computers公司后发展起来的微处理器系列。最初设计用于Acorn Computer个人电脑上，如BBC Microcomputer和Acorn Archimedes，但随着技术进步，这个架构逐渐适应到各种场景，不仅限于PC环境，而是被广泛应用于各种嵌入式设备中，如智能手机、小型电脑、中大型服务器等。

ARM体系结构特点

32位/64位两种模式操作

现代CPU有两种主要工作模式：32位和64位。在32位模式下，每个寄存器可以存储2^32=4,294,967,296字节大小。而在64位模式下，每个寄存器可以存储2^64=18,446,744,073,709,551,616字节大小。这意味着对于需要更多内存地址空间的大规模数据处理，可以选择更高级别的操作方式以满足需求。